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一种双热源复合焊炬及双热源复合焊接系统技术方案

技术编号:16439036 阅读:44 留言:0更新日期:2017-10-25 02:05
本实用新型专利技术提出了一种双热源复合焊炬,复合焊炬包括熔化电极和非熔化电极,它们的各自轴线形成锐角,该锐角小于60,非熔化电极和熔化电极与工件之间各自建立电弧并形成共体熔池,两个电弧在工件平面上的电弧冲击点间距为D,通过调节两个电极间距的调节装置,以及用于在两个电极之间施加横向磁场的磁屏蔽件来实现电弧处于稳定状态。根据焊接操作的参数条件,无论电弧电流方向是大小如何,都可以通过上述调节装置降低电磁力对电弧的影响,实际地减轻MIG电弧对等离子电弧的影响。其中,通过调节装置调节两个电极之间的间距的操作更为简便,效果也更为直接。

Dual heat source composite welding torch and dual heat source composite welding system

The utility model provides a dual heat source composite welding torch, welding torch includes composite melting electrode and non melting electrode, their respective axis forms a sharp angle, the angle is less than 60, between the non consumable electrode and the electrode and the workpiece to establish their arc melting and the formation of common pool, two arc arc in the workpiece plane impact point spacing for D, the two electrode spacing adjustment device, and a magnetic shield for transverse magnetic field applied between two electrodes to achieve arc in steady state. According to the parameters of the welding operation, regardless of the arc current direction is the size, are available through the adjusting device to reduce electromagnetic force effect on the arc, the actual reduction effect of MIG arc on the plasma arc. The operation of adjusting the distance between two electrodes by adjusting device is simpler and more direct.

【技术实现步骤摘要】
一种双热源复合焊炬及双热源复合焊接系统
本技术涉及一种焊接装置,尤其涉及一种等离子电弧(PAW)和熔化极电弧MIG(GMAW)双热源复合焊接的焊炬。
技术介绍
焊接技术已经众所周知许多年并且被广泛用在工业应用中。气体金属电弧焊(GMAW)的MIG工艺有连续、自动进给的熔化电极,该熔化电极通过外供气体与环境气氛屏蔽隔开。金属从熔化电极通过以下三种基本模式过渡到被焊工件:(a)短路过渡,(b)颗粒过渡,(c)喷射过渡。其中,最佳的工作模式是喷射过渡模式。所谓的MIG焊接喷射模式是指金属从熔化极电极以高度定向的液滴流方式进入被焊工件的熔池里,电弧力对液滴有加速效果,并且可以克服金属液滴的重力作用。但是,当金属液滴的沉积速度及其增速随着焊接电流增大而变大时,就会导致电极过度熔化,破坏焊缝质量。另外,MIG焊接通常需要尺寸较大的坡口,根据焊接速度和材料厚度,需要利用不同坡口类型并且进行多道次焊接。总而言之,由于MIG焊接存在焊接熔深小、焊接变形大、热输入量大等一系列问题,通常应用于对热输入不敏感的工件加工。等离子弧焊PAW是在钨极氩弧焊的基础上发展起来的一种焊接方法。等离子弧焊用的热源是将钨极电弧压缩强化之后而获得电离度更高的电弧等离子体,经压缩的电弧其能量密度更为集中,温度更高。等离子弧焊因为其电弧能量密度高、穿透能力强因而得到广泛应用,是一种高质量的“小孔焊接方法,在焊接3~12毫米厚的板材时具有熔深大、焊缝的深/宽比大、热影响区窄、工件变形小等优势,可焊材料种类多。但是相比GMAW焊接,其焊接效率较低。PAW工艺主要缺点是效率低,“小孔”穿透模式的焊接速度受到在熔池中的物理状况的限制。已知的是,常用的MIG焊接与等离子弧焊接(PAW)或钨惰性气体(TIG)焊接的组合可以改善焊接熔合效果并提高生产率。美国专利US2,756,311描述了一种复合电弧焊,采用了至少两个串列布置的惰性气体保护电弧,其中前电弧(MIG)实现穿透,后电弧(TIG)通过焊丝填充,但这种焊接方式并没有实质性地增加熔深。该专利采用不同类型的“聚焦”磁线圈围绕TIG焊炬,并且与钨电极采用同轴方式布置,但是,这只稳定了TIG电弧,因此在焊接过程中双电弧无法维持相互间的稳定,这就导致复合焊接速度和熔深显著减小。美国专利US3,519,780同样采用TIG电弧和MIG电弧的复合焊接方式,其做法是采用两个单独焊炬、按照一定顺序施加用于MIG和TIG的不同脉冲。但由于是采用两个焊炬,在两个电弧之间没有任何电磁控制,因此也没有明显的增加熔深的效果。另外一些公开的TIG与MIG双电弧复合焊接技术,是在非熔化电极和工件之间保持未被压缩的等离子电弧,而熔化电极端与MIG电弧都浸没在等离子体流中。在这种情况下非熔化电极和熔化电极必须具有相同的极性,而同时因为熔化电极在等离子弧具区内受到预热,因此增加了电极的沉积速度,这种技术虽然抑制了MIG电弧的飞溅,但同样并没有增加熔深,焊接速度也没有显著提高。另外还有一些采用熔化电极和非熔化电极双电弧(等离子电弧或者TIG电弧)两个焊炬同时焊接的技术,即MIG和PAW或者TIG串列布置而且两个电弧各自形成自己的熔池,其主要构思是一个用于表面预热,另一个用于实际焊接,在焊炬之间保持恒定距离,PAW或者TIG焊炬相对于工件的角度可以调整,MIG则可以按照与PAW或者TIG焊不同的参数进行焊接。但这些技术由于没有对电弧之间的距离进行控制,没有形成共有的熔池,因此同样也没有增加熔深,焊接速度也没有显著提高。与本技术比较接近的一种双热源复合焊接技术(美国专利US7,235,758)提供了一种(沿焊接方向)以等离子电弧在前、MIG电弧在后的旁轴方式布置的复合焊接装置,其两个电弧与工件相交的距离通过固定的磁屏蔽件进行控制。但由于在同一个焊炬上两个电极喷嘴的位置是固定的,并且由于这个位置与磁屏蔽件的作用是相互影响的,导致这种技术很难在较宽的工作电流参数范围稳定工作,实际上,单独调整磁屏蔽件也并不容易稳定共体熔池中的双电弧,因此很难在生产线上推广应用。如上所述,毫无疑问的是,相比TIG电弧,等离子电弧经过压缩、具有更高能量密度且具有焊接熔深,在复合焊接工艺中采用等离子电弧可以增大焊接熔深,这对于提高复合焊接质量是非常重要的;同时,等离子电弧PAW和MIG电弧在共体熔池中的稳定性是实现高效复合焊接质量和效率的重要条件,但现有的各种等离子电弧PAW和MIG电弧复合焊接装置难以形成、或者难以稳定熔化电极和非熔化电极的共体熔池,因此不仅不能从根本上提高焊接熔深和焊接效率,同时也难以实现良好的焊接质量,限制了这些技术的推广应用。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题,本技术提供了一种双热源复合焊炬,该复合焊炬将等离子电弧和MIG电弧置于同一熔池内,通过调整两个电极的间距和磁屏蔽件形状,提高双电弧共体熔池的稳定性,进而提高复合焊接的质量。为达到上述目的,本技术采用了如下技术方案:一种双热源复合焊炬,包括:焊炬本体;焊炬本体上按照焊接方向前后布置的非熔化电极和熔化电极,非熔化电极和熔化电极所在轴线之间的夹角为锐角,非熔化电极和熔化电极与工件之间各自建立电弧并形成共体熔池,两个电弧在工件平面上的电弧冲击点间距为D;用于调节间距D的电极间距调节装置;和磁屏蔽件。非熔化电极和熔化电极所在轴线之间的夹角不大于60°,间距D的调节范围为3-15mm。非熔化电极为等离子电极,其包括钨极、钨极夹头、冷却水道、保护气套和压缩喷嘴,压缩喷嘴的中心通过钨极夹头固定有钨极,冷却水道包裹在钨极夹头外侧,保护气套包裹在冷却水道外侧。熔化电极为MIG电极,其包括导电嘴,焊丝管和保护气套,焊丝管设置在导电嘴的中部,导电嘴的周围设置有保护气套,保护气套与导电嘴之间形成保护气道,焊丝管中设置有焊丝并从导电嘴中伸出。所述电极间距调节装置包括固定在焊炬本体上的调节螺母和通过调节滑块固定在熔化电极上的调节螺杆,调节螺杆旋入调节螺母中,通过调节调节螺栓与调节螺母的相对位置实现对间距D的调节。所述磁屏蔽件为包裹在非熔化电极外侧的磁屏蔽套。本技术还提供了一种双热源复合焊接系统,包括上述的复合焊炬、等离子电源、MIG电源、送丝机构、机器人和控制器,所述等离子电源和MIG电源共同组成双热源,等离子电源和MIG电源分别与复合焊炬中的非熔化电极和熔化电极相连,复合焊炬安装在机器人上,复合焊炬、等离子电源、MIG电源、送丝机构、机器人分别与控制器相连,送丝机构为复合焊炬中的熔化电极提供焊丝。本技术具有的技术效果:1、本技术涉及利用等离子弧焊接和熔化极MIG焊接双热源的复合焊接系统,包括等离子弧焊接(PAW)与熔化极MIG电弧双热源的复合焊炬和控制系统。在焊接过程中,两个电弧在工件上的入射点之间的距离是可控的,并通过控制两个电极的在工件上的入射点之间的距离来实现电弧在共体熔池里的稳定性,该距离为3-15mm。、针对不同的焊接工艺要求,通过电极间距调节装置和磁屏蔽件,可比较容易地在共体熔池里建立稳定的双电弧。在稳定的双热源的耦合作用下,焊接过程增加了熔深,同时大幅度提高了熔化极电弧焊丝熔敷效率。焊接过程在提高效率的同时,因为增加了熔深而提高了品质。、使用一把复合焊炬本文档来自技高网
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一种双热源复合焊炬及双热源复合焊接系统

【技术保护点】
一种双热源复合焊炬,其特征在于,包括:焊炬本体;焊炬本体上按照焊接方向前后布置的非熔化电极和熔化电极,非熔化电极和熔化电极所在轴线之间的夹角为锐角,非熔化电极和熔化电极与工件之间各自建立电弧并形成共体熔池,两个电弧在工件平面上的电弧冲击点间距为D;用于调节间距D的电极间距调节装置;和磁屏蔽件。

【技术特征摘要】
1.一种双热源复合焊炬,其特征在于,包括:焊炬本体;焊炬本体上按照焊接方向前后布置的非熔化电极和熔化电极,非熔化电极和熔化电极所在轴线之间的夹角为锐角,非熔化电极和熔化电极与工件之间各自建立电弧并形成共体熔池,两个电弧在工件平面上的电弧冲击点间距为D;用于调节间距D的电极间距调节装置;和磁屏蔽件。2.如权利要求1所述的一种双热源复合焊炬,其特征在于,非熔化电极和熔化电极所在轴线之间的夹角不大于60°,间距D的调节范围为3-15mm。3.如权利要求2所述的一种双热源复合焊炬,其特征在于,非熔化电极为等离子电极,其包括钨极、钨极夹头、冷却水道、保护气套和压缩喷嘴,压缩喷嘴的中心通过钨极夹头固定有钨极,冷却水道包裹在钨极夹头外侧,保护气套包裹在冷却水道外侧。4.如权利要求2所述的一种双热源复合焊炬,其特征在于,熔化电极为MIG电极,其包括导电嘴,焊丝管和保护气套,焊丝管设置在导电嘴的...

【专利技术属性】
技术研发人员:王长春陈卓勤
申请(专利权)人:王长春
类型:新型
国别省市:北京,11

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